JPH08508683A - ねじ切り工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、軸（Ｚ）の一端に面取り部（１ｂ）と制御部（１ｓ）を備えた作動部（１）を設け、前記軸（Ｚ）のもう一方の端はできれば矩形断面として取付けに便利なようにしたねじ切り工具に関するものである。作動部（１）は少なくとも２個の切削ウィング（Ｖ）と、少なくとも切削ウィング（Ｖ）に沿って前記切削ウィング（Ｖ）の間に設けた溝（Ｈ）を含んでいる。本発明によれば、前記切削ウィングの幅（Ｖ）はタップドリル外径（Ｄ）の０．２〜０．０２倍を超えない値とする。作動部（１）内では、面取り部（１ｂ）の長さは作動部（１）の長さの少なくとも半分に等しくし、そのランド（ｈ）は平面として、リリーフ角（α）が５度を超えず、できれば１５度とする。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 ねじ切り工具 本発明は、チップスペースが大きく、切削ウィング（切削部）に対する荷重が 小さく、できれば作業速度が速く、それぞれＭ１２〜Ｍ６８及びＣ１／４”〜Ｃ ３”の範囲のサイズ用に設計されたねじ切り工具に関するものである。 タップ（ねじタップ）は、穴の中でねじを切る多重刃切削工具であることが知 られている。簡単に言えば、ねじ切り工具（タップドリル）は、切刃を形成する ために、溝を加工した一種のねじと考えることができる。既知のタップドリルに は、一般に円柱状の軸の一端に、面取り部と制御部を備えた作動部がある。この 軸のもう一方の端は取付けに便利なように断面が矩形となっている。作動部には 少なくとも２個の切削ウィングと、少なくとも切削ウィングに沿って、各切削ウ ィング間に溝が切られていて、分離したチップを収容し、また必要に応じて冷却 剤や潤滑剤を受け入れる。 ねじ切り作業では、次の二つの基本的条件がある。すなわち、精度と生産性で ある。既に知られているように、精度は一方で工具自体の精度によって、もう一 方で工具を適切に誘導することによって保証される。生産性は切削速度を増すこ とによって得られるが、切削速度は熱の発生により、また生産時に穴から出るチ ップ（切粉）によって制限される。この互いに矛盾する条件が同時に満たされな くてはならない。一方で正確に誘導するためには、加工する部品と接触するタッ プドリルの作業表面は、できるだけ大きくすべきであるが、もう一方では、摩擦 と熱の発生を低下させるために切削表面は最小限に抑えるべきである。（ドクタ ーバーコンデードクター カードス［Ｄｒ．Ｂａｋｏｎｄｉ−Ｄｒ．Ｋａｒｄｏ ｓ］： 製造技術、第Ｉ巻、２２６ページ。エデュケ ーショナル パブリッシー社［Ｅｄｕｃａｔｉｏｎａｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒ］ 、１９６３年）。 技術の現状は、（エル アラト−エム バギー［Ｍｒｓ．Ｌ．Ａｒａｔｏ−Ｍ ．Ｖａｇｉ］： スクリュー スレツズ テクニクス出版社［Ｓｃｒｅｗ Ｔｈ ｒｅａｄｓ、Ｔａｎｃｓｉｃｓ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒ］、１９６８年）の第６． ３節「タップドリル」に述べられており、これには、既知の、また現在使用され ているタップドリルが、その設計、幾何学的データ、寸法ともに詳しく述べられ ている。この文献によれば、切削ウィングの幅（ランド幅）の推奨値は、３溝（ ３枚刃）タップドリルで０．３５Ｄ、４溝（４枚刃）タップドリルで０．２８Ｄ である。ここでＤはタップドリルの外径を示す。文献によれば、溝の深さはコア 直径ｄｔに等しくコア直径はトレードオフの結果、０．４〜０．５Ｄに等しい。 事実、コア直径ｄｔの値はチップスペースをできるだけ大きくし、同時に適切な 強度が依然として維持されるように選ぶべきである。そうしないと、経験によれ ば、溝部分が不適切であるためにチップが溝につまり、タップドリルの強度が充 分でないときよりもタップの損傷がよく起こる。 タップドリルは、軸の一端に面取り部と制御部のついた作動部を備えている。 これらの部分の長さを適切に選ぶことが極めて重要である。面取り部の長さは常 に切削条件を考慮に入れることによって決定される。面取り部の長さは場合によ って異なる。例えば、手作業タッピング又は機械によるタッピング（ドリルセッ ト）、また軟質材料又は硬質材料のねじ切りなどの場合によって異なる。一般に 、面取り長さ（食いつき長さ）の短いタップドリルが実際に用いられ、多くの場 合、制御部の長さは面取り長さの数倍である。関連文献によると、タップドリル の面取り部のランドリリーフは絶対に必要であるが、制御部では不必要であり、 不利でさえある。ただし機械加工又はフライス加工ナットのタップは例 外であり、この場合にはナットにねじ山を切るときにタップドリルを逆行させて はならない。事実、溝にたまったチップはランドと加工面につまることはできな い。既知の面取り部のリリーフ角（逃げ角）は機械タップ及びナットタップの場 合には１０〜１２度であり、ハンドタップ（手作業ねじ切り）の場合には６〜８ 度である。 特許明細書ＨＵ−７０，７９３号には興味深い解決法が述べられており、これ によると切削ウィング上のねじ山の各側面を交互に切削し、これによってチップ のつまるのを防止し、タップドリルがつかえるのを防ぐ。このようにして、タッ プドリルの切刃はゆるくフィットし、形成されたねじ山内でもっと自由に動き、 一方、ねじ山の２つの側面は切刃の一方の片面により、また別の片面により交互 に切削される。 特許明細書ＯＳ ３６４３７４４号に述べられている解決法は、主として正常 使用中に磨耗を再調整するためのタップドリル又は亜鉛メッキねじ山（すなわち 、異常な寸法のねじ山）のねじ切りの場合に用いるのに適している。後者の場合 、タップドリルの外径は可変的である。 結諭として、既知の各解決法について言えることは、得られるねじ切り速度は 同一と考えられ、またタップドリルの寸法は従来のものと同じと考えられる（ね じ切りドリルに関する上記のデータを参照）。 本発明の目的は、従来の方法に用いられるものに比べて切削速度を大きく増加 させることができ、既知の（特別なものではない）基本材料を用いて、従来の製 造方法によって実行でき、更に広い範囲のサイズ及び穴直径に用いることのでき る解決方法を提供することである。 我々が実施した実験によって、タップドリルと工作物の間の摩擦が増加し、タ ップドリルと工作物表面の間よりも、発生したチ ップとタップドリルや工作物の表面の間にジヤミング（つめこみ、つかえ）が起 こることがわかった。また、摩擦（つまりねじ切り中に切刃に働く荷重）をどの ように低下させるかについて実験を行った。以前の職業的偏見から離れて、タッ プドリルの強度（これは切削工具によっては重要である）にあまり影響を及ぼさ ずに、外径Ｄの０．２〜０．０２倍まで、切削ウィングの幅を大きく下げられる ことがわかった。提案された切削ウィングの幅に合うように、タップドリルのそ の他の寸法も変えるべきである。 切削ウィングの幅を下げる（つまり、荷重を下げる）と、コア直径ｄｔも下が る。我々の実験によれば、外径Ｄの０．３５倍のサイズでよい。また実験によれ ば、これによってチップスペースが大きくなり、発生したチップを貯え、これを つめ込まずに除去するためのスペースが確保できる。 我々が提案する切削ウィングの幅を安全に実行するために、現在知られている 方法に比べて、切削ウィングにかかる荷重を低下させる方法を我々は見出した。 我々の解決法では、面取り長さと、その制御部長さに対する割合が、既知のタッ プドリルに比べて有意に大きい。従って分離したチップは、いくつかの切削ウィ ング分間で分担され、その結果、面取り長さに沿って荷重が均等に分配される。 実験によれば、切削ウィングの幅とコア直径を低下させながら、タップドリルを 適当な強度に保つためには、面取り長さ（食付き長さ）は、少くとも作動部の半 分の長さに等しくしなければならない。 切削エネルギーに関しては、リリーフ（逃げ）を用いることによって切削条件 は大きく改善されることが知られている。面取り部には必ずリリーフを備えるよ うにすべきことが知られており、我々の場合にも同様である。しかし、既知の方 法では切削ウィングの幅が比較的大きいために面取り部のランド表面は曲面とな っている（カーブしている）。我々は面取り部のランド表面を平面 にすることが好ましいことを見出した。事実、このように設計することによって 、切削中に材料の弾性によってジヤミングが起こるのをなくすことができる。 そこで、本発明によるねじ切り工具では、軸（柄）の一端に面取り部と制御部 を備えた作動部を設け、前記軸のもう一方の端は矩形断面として、取付けに便利 なようにする。作動部は少なくとも２つの切削ウィングと、少なくとも切削ウィ ングに沿って前記切削ウィングの間に溝を設け、既に分離したチップを収容し、 また必要に応じて冷却剤及び／又は潤滑剤を入れるようにする。本発明によれば 、切削ウィングの幅はタップドリル外径の０．２〜０．０２倍を超えない値とし 、コア直径はタップドリル外径の０．３５倍を超えない値とする。作動部内では 面取り長さは少なくとも作動部の半分の長さとする。更に、面取り部のランド表 面は平面として、リリーフ角（逃げ角）は５度以上、好ましくは１５度とする。 我々の実験によれば、貫通孔タッピング及び／又は手作業によるプレタッピン グの場合には、面取り長さを更に長くすること、つまり作動部の長さの少なくと も７５％に等しくすることが望ましい。 ねじ切り工具の好ましい実施例では、作動部の長さは１０ピッチまでに等しく 、面取り長さは、デッドホールタッピング及び／又は手作業による最終タッピン グでは制御部の長さに等しくする。作動部を６ピッチの長さとすることが、極め て望ましい。 上記のような設計のねじ切り工具では、制御部にランドリリーフを用いること は必ずしも必要ではない。事実、これは極めて難しく、高精度の機械加工を必要 とする。必要なら、制御部にランドリリーフを用いてもよいが、０．０２ｍｍの 値で充分である。 本発明によるねじ切り工具の、極めて好ましい実施例では、切削部の幅がタッ プドリル外径の０．０５６倍までであり、コア直 径がタップドリル外径の０．２〜０．２５倍である。 本発明によるねじ切り工具（の考えられる設計）を、添付図面に基づいて例に より詳しく説明する。 図１は、工具の概略側面図である。 図２は、面取り部のＡ−Ａでの断面図である。 図３は、図２に示した工具の切削ウィングの一つの拡大図である。 図１に示したねじ切り工具には、軸（柄）の一端に面取り部１ｂと制御部１ｓを 備えた作動部１が配置されている。軸Ｚのもう一方の端は矩形断面として、軸Ｚ を取付けやすくしてある。本発明によれば、作動部１は少なくとも２個の切削ウ ィングＶを含み（図２では５個）、少なくとも切削ウィングに沿って前記切削ウ ィングＶ相互間に溝Ｈを備えていて、既に分離したチップを収容し、必要に応じ て冷却剤及び／又は潤滑剤を受け入れる。作動部１内では、面取り長さ１ｂは少 なくとも作動部１の長さの半分であり、我々の例では少なくとも７５％である。 図２は、Ａ−Ａで見た面取り部１ｂの断面図である。本発明によれば、切削ウ ィングＶの幅ｖはタップドリル外径Ｄの０．２〜０．０２倍を超えない値、（す なわち、ｖ≦０．２Ｄ〜０．０２Ｄ）、切削ウィングのコア直径ｄｔはタップド リル外径の０．３５倍を超えない値とする（すなわち、ｄｔ≦０．３５Ｄ）。図 によれば、我々の方法によつてコア直径ｄｔ及び切削ウィングＶの幅ｖが低下し た結果、少なくとも前記切削ウィングＶに沿った各切削ウィング間にある溝Ｈの 断面積が大きくなり、これによって既に分離したチップを収容し、必要に応じて 冷却剤及び／又は潤滑剤を収容するのに役立つ。 図３は、切削ウィングＶの部分拡大図である。面取り部１ｂのランドｈが平面 に設計され、リリーフ角αが５度をこえ、好ましくは１５度であることがわかる 。 本発明によるねじ切り工具の機能を、以下に詳しく述べる。我々の方法で述べ たねじ切り工具は、手作業タップ又は機械タップで利用することができる。面取 り部１ｂの長さは、作動部１内でその長さの少なくも半分に等しくなければなら ない。貫通孔タッピング及び／又は手作業プレタッピングでは、面取り部１ｂの 長さを更に長くする。このような場合、面取り部１ｂの長さは作動部１の長さの 少なくとも７５％となる。 現在有効なドイツ規格ＤＩＮに合わせると、面取り部１ｂの長さは次のように なる。 −− テーパ“Ａ” ６ピッチ −− テーパ“Ｂ” ４ピッチ ＋ 誘導刃（ガイドエッジ） −− テーパ“Ｃ” ２〜３ピッチ −− テーパ“Ｄ” ４ピッチ −− テーパ“Ｅ” １．５ピッチ 我々の方法では、上記のような既知の方法に比べて、ずっと長い面取り部１ｂ を用い、ときには１２インチの長さのものさえ用いる。これによってチップは更 に均等に分配され、切刃にかかる荷重は低下する。できれば切削ウィングＶの幅 ｖ及びコア直径ｄｔを既に述べたように選ぶことが望ましい。つまりｖ≦０．０ ５６Ｄ：ｄｔ≦０．２Ｄ〜０．２５Ｄとなり、極めて望ましい溝断面とすること ができる。このようにして得られた溝Ｈは、既に分離したチップを収容し、必要 に応じて既知の冷却剤及び／又は潤滑剤を受け入れるのに適している。 このねじ切り工具をデッドホールタッピング及び／又は手作業による最終タッ ピング（タップドリルを逆行させる）に用いるときには、ねじ切り工具は切削工 具として用い、作動部１の長さは１０ピッチまでとし、面取り部１ｂの長さは制 御部１ｓの長さに等しくする。このような場合、作動部１の長さは６ピッチとす ることが望ましい。 本発明によるねじ切り工具では、制御部１ｓのランドリリーフは必ずしも必要 ではない。すなわち不要である。これによって工具の生産が容易となる。事実、 リリーフは特殊機械や高度の専門的熟練を要する作業である。もちろん、本発明 によるねじ切り工具の場合にもランドリリーフを用いることができる。この場合 にはリリーフの値は０．０２ｍｍまでである。 本発明による方法の利点は、広い範囲のねじサイズに利用できることである。 例えば、この方法は、特に問題なしに、それぞれＭ１２〜Ｍ６８及びＣ１／４” 〜Ｃ３”の範囲で使用できる。この方法の利点はタップドリルの製造に用いる基 礎材料にも見られる。事実、我々の実験によって、特別な制限を行う必要のない ことが判明した。ねじ切り工具はできれば高速度鋼又は合金鋼で製造することが 好ましい。特殊耐久性の切削工具を製造するときには、切刃の耐久性をある種の ＰＶＤ（物理蒸着）層（例えば、窒化チタン、浸炭窒化チタン）を加えることに よって改善し、寿命を延ばすことができる。 本発明によるねじ切り工具を用いることによって、２００〜２５０ｒｐｍの速 度を達成することができ、これまでの文献に見られないような、長さと直径に応 じたサイズの穴を切ることができる。本発明によるタップドリルの寿命は、同じ 材料で作られた既知のタップドリルに比べて大きく延ばすこができる。工具を研 摩したり、工具を破損することなく、既知の方法によるよりも何倍も多くの工作 物を確実に加工することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＺ，ＦＩ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＬＫ，ＭＧ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＫ，ＵＡ ，ＵＳ (72)発明者 サイモン，ジャノス ハンガリー国 ブダペスト エイチ―1155 ラコス ウッ 94 【要約の続き】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 軸の一端に、面取り部と制御部を備えた作動部を設け、軸のもう一方の端 はできれば矩形断面にして取付けやすくし、作動部には少なくとも２個の切削ウ ィングと、少なくとも切削ウィングに沿って前記切削ウィングの間に溝を設け、 分離したチップを収容し、また必要に応じて冷却剤及び／又は潤滑剤を受け入れ るようにした、ねじ切り工具であって、切削ウィング（Ｖ）の幅（ｖ）を、タッ プドリル外径（Ｄ）の０．２〜０．０２倍を超えない値（すなわち、ｖ≦０．２ Ｄ〜０．０２Ｄ）とし、切削ウィングのコア直径（ｄｔ）をタップドリル外径（ Ｄ）の０．３５倍を超えない値（すなわち、ｄｔ≦０．３５Ｄ）とし、作動部内 の面取り部（１ｂ）長さを、少なくとも作動部（１）の長さの半分に等しくし、 面取り部（１ｂ）のランド（ｈ）を平面として、リリーフ角（逃げ角）（α）が ５度を超えず、できれば１５度とすることを特徴とするねじ切り工具。 ２． 貫通孔タッピング及び／又は手作業によるプレタッピングの場合に、面取 り部（１ｂ）の長さが作動部（１）長さの少なくとも７５％であることを特徴と する、請求項１に記載のねじ切り工具。 ３． デッドホールタッピング及び／又は手作業による最終タッピングの場合に 、作動部（１）が１０ピッチまでの長さであり、面取り部（１ｂ）の長さが制御 部（１ｓ）の長さに等しいことを特徴とする、請求項１に記載のねじ切り工具。 ４． 制御部（１ｓ）にランドリリーフを設け、その値が０．０２ｍｍ以下であ ることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１つに記載のねじ切り工具 。 ５． 作動部（１）の長さが６ピッチであることを特徴とする、請求項３に記載 のねじ切り工具。 ６． 切削ウィング（Ｖ）の幅（ｖ）及びコア直径（ｄｔ）が、 ｖ ≦ ０．０５６Ｄ ｄｔ ≦ ０．２Ｄ〜０．２５Ｄ であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１つに記載のねじ切り工具 。